2016年にはチクシュルーブ・クレーターのピークリング（英語版）部分の掘削調査プロジェクトが行われた。この調査によれば、ピークリングは、衝突して数分以内に地球深部から放出された花崗岩で構成されており、この地域の海底に多く見られる石膏をほとんど含んでいないことが分かった。硫酸塩鉱物である石膏は、衝突後に蒸発してエアロゾルとして大気中に拡散し、長期にわたって気候や食物連鎖に甚大な影響を与えたとされる。

2019年10月に発表された研究結果によれば、この衝突と蒸発が急速な海洋酸性化を引き起こし、長期にわたる気候変動と生態系の崩壊（英語版）をもたらしたことで、大量絶滅の主要因となったと発表された[14][15]。

2020年1月に発表された研究結果によれば、この大量絶滅の気候モデリングの結果からは、絶滅の原因として小惑星の衝突が支持される一方、それまで天体衝突説に対抗されて唱えられていた火山活動は原因として支持されなかったという[16][17][18]。

このほかにも、大量絶滅の原因として、デカン・トラップに代表される火山活動[19][20]や、気候変動、海面変動などが寄与した可能性がある。

K-Pgの大量絶滅によって、多くの生物が絶滅した。この時に絶滅した生物としては非鳥類型恐竜が最もよく知られており、陸上では哺乳類や鳥類[21]、爬虫類[22]、昆虫[23][24]、植物[25]でも多くの生物が絶滅した。また海中においては、首長竜やモササウルス類が完全に絶滅し、サメやエイが属する軟骨魚類、現生魚類の多くが属する真骨魚類[26]、軟体動物（特にアンモナイトが完全に絶滅）、多くのプランクトンも大きな打撃を受けた。総じて、地球上の生物の75%以上の種が絶滅したと[27]されている。

一方でこの絶滅は、生き残った生物にとっては進化の機会となった。多くの分類群で顕著な適応放散が見られ、打撃を受けた生態的地位の中では多様な種が急速に形成された。特に哺乳類は古第三紀に多様化し[28]、この時代にはウマ類や鯨類、コウモリ、そして霊長類といった新しい形態が誕生している。恐竜のうち生き残ったグループは鳥類のみで、短期間で爆発的に進化し、現在の多様性が生まれた[29]。他には真骨魚類や[30]トカゲにも[22]適応放散が確認されている。
生物種ごとの絶滅のパターン

K-Pgの大量絶滅では、膨大な数の種が全地球で急速に失われた。海洋生物の化石からは、当時の全生物種のうち75%以上が絶滅したと推定されている[27]。

この絶滅はすべての大陸で一斉に起きたと考えられている。恐竜を例に挙げると、白亜紀末のマーストリヒト期からは北アメリカ、ヨーロッパ、アジア、アフリカ、南極大陸のすべてで見つかっているが[31]、新生代以降は世界のどこからも見つかっていない。また、花粉化石から示されるように、アメリカのニューメキシコ州、アラスカ、中国、ニュージーランドなどにわたって植生が壊滅した[25]。

総じて被害は甚大であったにもかかわらず、絶滅した種の割合は分類群によって大きな違いが見られた。光合成への依存が大きかった種は、大気中にばらまかれた微粒子が太陽光を遮り、地上に到達する太陽エネルギーが減少したことで衰退・絶滅した。こうして多くの植物が絶滅し、優占する植物種のいわば“再編成”が起きた[32]。餌を利用しやすくなったためか、雑食動物や昆虫食・腐肉食動物は生き延びることができた。